Tijdens de International Conference on Global Warming die in maart 2008 in New York werd gehouden, sloeg de lezing van Dr. Ferenc Miskolczi in als een bom.
Miskolczi, Hongaars fysicus en tot voor kort werkzaam bij NASA, presenteerde een radicaal nieuwe theorie over het broeikaseffect ( Ferenc M. Miskolczi, Greenhouse effect in semi-transparent planetary atmospheres,2007, Quarterly Journal of the Hungarian Meteorological Service Vol. 111, No. 1 ).
De standaardtheorie, namelijk dat de recente toename van de gemiddelde temperatuur op onze planeet het gevolg is van de toename van CO2, wordt stevig onderuit gehaald door het werk van Miskolczi. De werkelijke oorzaak van de recente opwarming kan volgens Miskolczi niet het gevolg zijn van het versterkte broeikaseffect, omdat de oppervlaktetemperatuur alleen kan veranderen door wijzigingen in de energietoevoer van het systeem. De atmosfeer bevindt zich in een ´steady state´ , waarbij invloeden van terrestrische oorsprong, zoals vulkaanuitbarstingen en El Nino, op,korte termijn door terugkoppelingsmechanismen teniet worden gedaan en het systeem terugkeert naar zijn oorspronkelijke evenwichtstoestand. Enkele jaren daarvoor , in 2004, publiceerde Miskolczi een eerste aanzet tot zijn baanbrekende theorie ( Ferenc M. Miskolczi and Martin G. Mlynczak, The greenhouse effect and the spectral decomposition of the clear-sky terrestrial radiation, Quarterly Journal of the Hungarian Meteorological Service Vol. 108, No. 4, October–December 2004, pp. 209–251) .
Miskolczi stelt dat de doorzichtigheid van de atmosfeer voor langgolvige (infrarood) straling zich aanpast aan de toename van de broeikasgassen. Algemeen wordt aangenomen dat de doorzichtigheid van de atmosfeer afneemt bij toename van CO2. Miskolczi stelt dat er terugkoppelingsmechanismen in de atmosfeer zijn waardoor de doorzichtigheid voor infrarode straling gelijk blijft, en daardoor ook de temperatuur op aarde. Deze terugkoppeling bestaat hierin, dat de atmosfeer juist zoveel waterdamp bevat dat de maximale hoeveelheid warmte (infraroodstraling) vanuit de atmosfeer afgegeven wordt aan de ruimte. Die waterdamp en lage wolken absorberen de infraroodstraling vanaf de aarde en reguleren zo de uitstraling van warmte vanuit de atmosfeer naar de ruimte.
Zoals we al reeds zagen in het hoofdstukje over ‘De feiten >> De Stralingsbalans’ is het broeikaseffect verantwoordelijk voor een verhoging van de oppervlaktetemperatuur van 33° C en convectie voor een daling van de oppervlaktetemperatuur van ruim 60° C. De term broeikaseffect is feitelijk een enigszins misleidende term, omdat de opwarming van een tuinderskas niet zozeer het gevolg is van de beperkte uitstraling van warmtestraling maar het gevolg is van het ontbreken van convectie.
Het bijzondere aan de nieuwe theorie is dat deze – anders dan bij de huidige theorieen over de werking van de stralingsbalans – gebaseerd is op metingen aan de atmosfeer, dus op empirisch onderzoek. Hij gebruikte de data van 1761 TIGR radiosondes en verwerkte de data met een door hemzelf geschreven programma, HARTCODE genaamd. Tijdens de analyse van alle gegevens deed hij een aantal opmerkelijke bevindingen.
In de eerste plaats heeft hij –als eerste – de zogenaamde optische dikte van de atmosfeer voor infraroodstraling kunnen vaststellen, een maat voor het broeikaseffect. Die optische dikte, Tau, is een dimensieloos getal : 1,87. Het getal is het gemiddeld aantal keren dat een infrarood foton, uitgezonden door het aardoppervlak, wordt geabsorbeerd en weer uitgezonden op zijn weg naar de ruimte.
In de tweede plaats heeft Miskolczi een aantal zeer opmerkelijke bevindingen gedaan bij het verder rekenen met de data. Deze bevindingen hebben betrekking op de stralingsbalans van het aarde-atmosfeersysteem. Zo ontdekte hij dat de infraroodstraling vanaf de buitenzijde van de atmosfeer ongeveer de helft bedraagt van de infraroodstraling vanaf het aardoppervlak. Bovendien ontdekte hij dat de benedenwaarts gerichte straling (van de atmosfeer naar de aarde) ongeveer gelijk is aan de door de atmosfeer geabsorbeerde straling van het aardoppervlak.
Miskolczi ontdekte dat deze bevindingen verregaande gevolgen hebben voor de stralingsbalans. Zo berekende hij op basis van zijn empirisch materiaal dat de zogenaamde broeikasfactor g exact 1/3 moest zijn. En dat is gelijk aan het onderzoek van Kiehl en Ramanathan in 2006, die via inductieve redenering op hetzelfde getal uitkwamen.
Wat betekent een en ander nu voor de stralingsbalans, en voor de temperatuur op aarde? De broeikasfactor (g=1/3) is onafhankelijk van de hoeveelheid broeikasgassen in de atmosfeer. Dus die g=1/3 gold ook voor de situatie 100 jaar geleden, of 1000 jaar geleden. Het is dus onmogelijk dat stijging van het CO2-gehalte een blijvende temperatuurstijging kan veroorzaken. De atmosfeer houdt het broeikaseffect op dit evenwichtspunt door verandering in de hoeveelheid waterdamp in de lucht, het belangrijkste broeikasgas. Op onderstaande figuur ( bron: NOAA) is te zien dat de gemiddelde absolute luchtvochtigheid in het onderste deel van de atmosfeer (>300mB) vanaf 1949 inderdaad een daling laat zien.
Een van de grote ontdekkingen van Miskolczi is dat , in tegenstelling tot de ‘klassieke’ opvattingen over de stralingsbalans, er geen netto uitstraling van het aardoppervlak naar de atmosfeer plaatsvindt. Dat is het gevolg van het feit dat er geen temperatuurverschil bestaat tussen het aardoppervlak en de onderzijde van de dampkring. In onderstaande schematische weergave van de stralingsbalans door Miskolczi is Ed gelijk aan Aa. Miskolczi noemt dit “Kirchhoff’s Law”, naar de bekende wet in de thermodynamica, die stelt dat in een situatie van temperatuurevenwicht de uitgestraalde energie van een lichaam gelijk is aan de geabsorbeerde hoeveelheid energie.
Vergelijk dat eens met de ‘klassieke’ stralingsbalans volgens Trenberth:
Te zien is dat in deze stralingsbalans Aa groter is dan Ed, en dat er als gevolg van dit verschil een netto langgolvige straling optreedt vanaf het aardoppervlak richting atmosfeer in de orde van grootte van ongeveer 22 W/m2.
Miscolczi heeft op basis van 228 gesecteerde radiosondes onderstaande grafiek geproduceerd:
Op de vertikale as is de naar beneden gerichte langgolvige straling weergegeven (Ed), op de horizontale as de opwaarts gerichte langgolvige straling (Aa). Er is geen twijfel mogelijk: Ed = Aa.
Dat ook uit de onderzoeksgegevens gegevens van een KNMI-onderzoeker dezelfde resultaten te vinden zijn illustreert de volgende figuur. Dr. Noor van Andel heeft in zijn uitstekende artikel over Miskolczis bevindingen ( Dr. Noor van Andel, The new climate theory of Dr. Ferenc Miskolczi, 2008, Almelo ) onderstaande figuur gepubliceerd, gebaseerd op de dissertatie van Rob van Dorland ( Rob van Dorland, Radiation and Climate, 1999, Utrecht ) . Rob van Dorland, klimatoloog bij het KNMI, heeft onderzoek gedaan aan de onderste 20om van de atmofeer door gebruik te maken van de zendmast in Lopik. Daarbij werden onder andere de temperatuur, luchtvochtigheid en straling.
Op de horizontale as is de LWD afgezet, de langgolvige straling die vanuit de atmosfeer naar beneden wordt gezonden. Op de vertikale as is de opwaartse langgolvige straling afgezet, afgeleid van andere parameters.Duidelijk is te zien dat op elke hoogte de opwaartse langgolvige straling gelijk is aande neerwaartse langgolvige straling. Zoals Miskolczi stelt geldt ook hier: Aa = Ed .
Hieruit volgt dat de OLR, de uitgaande langolvige straling van atmosfeer naar de ruimte, bestaat uit de directe uitstraling door het atmosferisch venster (K), de absorptie van kortgolvige zonnestraling door de atmosfeer (F), en warmtetransport als gevolg van comvectie. De laatste factor is zoals we reeds zagen, het regulatiemechanisme dat ervoor zorgt dat de atmosfeer in evenwicht blijft.
Het regulatiemechanisme, convectie, is het stijgen van luchtbellen als gevolg van opwarming. Zweefvliegers maken daar dankbaar gebruik van op zonnige dagen en kunnen als gevolg van deze thermiek uren achtereen in de lucht blijven.
Deze vertikale luchtbewegingen tranporteren grote hoeveelheden warmte naar hogere delen van de atmosfeer, waar de lucht ijler is en uitstraling naar de ruimte derhalve makkelijker. Bereikt zo’n vertikale luchtstroom het condensatieniveau dan onstaat een wolk en komt er een grote hoeveelheid extra warmte vrij als gevolg van condensatie.